液体表面张力系数测定物理实验

1、液体表面张力系数的测定实验报告【实验目的】1 .学会用拉脱法测定液体的表面张力系数。2 .了解焦利氏秤的构造和使用方法。3 .通过实验加深对液体表面现象的认识。【实验仪器】焦利氏秤1把，U形金属环1条，整码1盒，银子1把，玻璃皿1个，温度 计1支，酒精灯1个，蒸储水100ml,游标尺1把。【实验原理】由于液体分子与分子间的相互作用，使液体表面 层形成一张紧的膜，其上作用着张力，叫做表面张力。 设想在液面上作长为L的线段，线段两侧便有张力f 相互作用，其方向与L垂直，大小与线段长度L成正 比，如图3-1所示。即有f L式中 为表面张力系数，其单位为 N/m。表面张力系数是研究液体表面性质所要用到

2、的物理量,图3-1不同种类的液体，值不同；同一种液体的 值随温度上升而减小；液体不纯净,值也会改变。因此,在测定值时必须注明在什么温度下进行，液体必须保持纯净。精选测量表面张力系数的方法很多，本实验用拉脱法测定。将环形金属环浸入液体中，然后慢慢拉起，这时在金属环内带起了一层薄膜，如图 3-2所示,要想使金属环由液面拉脱，必须用一定的力 F。图3-2F mg(d1 d2)本实验用焦利氏秤测出F, 入式(3-2 )计算出值F mg f 1 f2 (注意有两个表面)(3-2)U然后代二、仪器构造焦利氏秤实际上就是一个比较精确 的弹簧秤，焦利氏秤的构造如图所示， 用焦利氏秤测力是根据胡克定律F k x

3、一弹簧：2配重园柱体户一小指针；如果已知*值；再测定弹簧在外力作用7 诘 J 1f 才麻 19 的 i I - K ifl ft 率- 大小。式中，k为弹簧的劲度系数，等于弹簧 伸长单位长度的拉力，x为弹簧伸长量， 下的伸长量x,就可以算出作用力F的【实验步骤】一、k值的测定1 .按图3-3挂好弹簧，小指针和整码盘，再调节底板三角底座上的螺丝，使小指针处于镜子中，能上下自由振动且不与镜子相碰；2 .调节旋钮D,使镜子上的标线处于“三线重合”位置（镜子刻线、小指针 和小指针的像重合），读出标尺上的读数xo。如弹簧振动不停，可将银子靠在弹 簧上端，轻轻阻挡弹簧，即可停止振动；3 .在整码盘上力口

4、1.0g、2.0g、3.0g、4.0g、5.0g、6.0g、7.0g、8.0g、9.0g 的整码，调节小游标，当刻线重新处于“三线重合”位置时，读出读数 L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6、 L7、 L8、 L9；;4 .再加入1.0g整码，然后依次取出1.0g 整码，分别记下 L'1、L'2、L'3、L'4、L'5、L'6、L'7、L'8、L'9;,取二者平均值,用逐差法求出弹簧的劲 度系数。即Li L'iLi 21 4L - （Li 5 Li）5 i 0k 5mg二、F mg的测定1 .先用洗涤液，再

5、用蒸储水洗净玻璃皿，把装有蒸储水的玻璃皿放在平台上。 用银子夹住金属环在洒精灯上烧干，再挂在挂钩上；2 .调节旋钮，使镜子刻线处于“三线重合”位置，读出标尺上的读数8;3 .调节旋钮，让金属环的水平部分和液面接触（水平部分如果和液面不行，可用银子调整金属环几次）；4 .观察镜子刻线是否在“三线重合”位置，如果不在，继续调节旋钮，直至 标线处于“三线重合”位置；5 .在镜子刻线始终处于“三线重合”的情况下拉脱液膜，读出读数Si0这个过程的动作应缓慢，旋转旋钮使平面台微降，液膜被拉起，这时弹簧伸长，再不 断旋转旋钮控制平台，直至液膜恰好破灭；6 .重复步骤2、3、4、5共5次，将数据记入表3-2中

6、；7 .用游标尺测出金属环的内外直径 di 33.04mm、d2 34.94mm；F mg k Sk-S(di d2)【数据记录与处理1 .利用上式计算出k、。2 .根据温度T,在-T表上查出该温度下水的表面张力系数0,与所测量的作比较，算出百分误差。表3-1 k值的测定祛码质量/g增重读数Li/mm减重读数L'i /mm平均值Li /mm0.0218.00218.00218.001.0221.08221.12221.102.0223.64223.66223.653.0226.50226.52226.514.0229.36229.40229.385.0232.46232.48232.4

7、76.0235.38235.42235.407.0238.34238.38238.368.0241.44241.48242.469.0244.36244.40244.38L 14.886 mm,-4(LLi)2t0 95A l - i 0*t0.95 0.37138*1.204 0.4471mm:5 150.02mml A A2 l B20.4472 mmL L l 14.886 0.4472mmk 3.29 N/m(g=9.8)表3-2 F 的测定T=_16.c,0 0.0733N / m次数初始位置S0/mm水膜破裂时读数x/mm弹簧的伸长 S /mm1202.34206.824.4822

8、02.40207.304.503200.04204.524.484201.84206.364.525201.46206.024.565二 1SSi 4.508mm5 i 1(SS)2i 1t0.95As -1*0.033466*1.204 0.0403mm.5 15B 0.02mmS , A2 S B20.04472mmS S S 4.508 0.04472mm- 3.29* 4.508 /(3.14* 67.98) 0.06948 N / m相对不确定度(一)2 (|)2 J0.000982 0.0313mm不确定度0.06948* 0.0313 0.00217N /m张力系数-0.06948 0.00217N /m百分误差=100%=_5.2%0【附表及实验数据】表3-3水对空气的0 T表T/ C0/n m 1T/ C0/N m 120.0750220.072240.0766240.071960.0766260.071780.0764280.0714100.0761300.0711120.0757320.0709140.0754340.0705160.0733360.070218